ТДП / ТДП 1 курс / Общая химия.Жарский.2007

Какой из металлов будет окисляться при коррозии? Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов. Каковы продукты коррозии?

328.Как протекает процесс коррозии железа, покрытого оловом, во влажном воздухе и в соляной кислоте? Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов. Каковы продукты коррозии?

329.Какие металлы целесообразнее выбрать для протекторной защиты железного изделия от коррозии? Составьте электронные уравнения процессов атмосферной коррозии образовавшейся пары металлов.

330.В раствор серной кислоты поместили две железные пластинки, одна из которых покрыта оловом, а другая – медью. Какая пластинка интенсивнее подвергается коррозии? Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов.

331.Железные изделия часто хромируют. Какой из металлов будет подвергаться коррозии в случае разрушения поверхности покрытия? Составьте электронные уравнения атмосферной коррозии железа, покрытого хромом.

332.Олово спаяно с серебром. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара попадет в кислую среду? Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов.

333.Приведите примеры металлов, которые можно использовать для протекторной защиты свинцовой оболочки кабеля в кислой среде. Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов.

334.Никель находится в контакте с золотом во влажном воздухе. Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов атмосферной коррозии этой пары металлов.

335.Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадет в кислую среду (HCl)? Составьте электронные уравнения процесса коррозии. Каковы продукты коррозии?

336.Как протекает процесс коррозии железа, покрытого кадмием, во влажном воздухе и в соляной кислоте? Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов.

337.Две железные пластинки, одна из которых частично покрыта медью, находятся во влажном воздухе. Какая из пластинок быстрее подвергается коррозии? Составьте электронные уравнения катодного

ианодного процессов.

338.Медь покрыта алюминием. Какой из металлов будет

121

корродировать в случае разрушения поверхности покрытия? Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов во влажном воздухе.

339.Алюминий находится в контакте с никелем. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если они попадут в кислую среду? Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов.

340.Как происходит атмосферная коррозия хрома, спаянного со свинцом? Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов.

14. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Комплексные соединения представляют собой соединения высшего порядка, которые состоят из атома элемента в определенном валентном состоянии, связанного с несколькими молекулами или ионами, и способны к существованию в твердой, жидкой, газовой фазах.

122

Комплексное соединение состоит из центрального атома (иона) – комплексообразователя, связанного с ионами или нейтральными молекулами, которые называются лигандами. Суммарное число лигандов, связанных с центральным атомом, характеризуется координационным числом (КЧ). Наиболее распространенные значения КЧ – 2, 4, 6.

Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения, которую в формулах заключают в квадратные скобки. Ионы, компенсирующие заряд внутренней сферы,

составляют внешнюю координационную сферу.

Например, в хлориде тетраамминцинка [Zn(NH3)4]Cl2 имеется комплексный ион [Zn(NH3)4]2+, а внешняя координационная сфера представлена хлорид-ионом; катион Zn2+ – комплексообразователь, молекулы NH3 – лиганды, координационное число – 4. Так как заряд внутренней координационной сферы >0, комплексная частица представляет собой комплексный катион.

Гексафтороалюминат натрия Na3[AlF6] имеет комплексный ион [AlF6]3– , катион Al3+ – комплексообразователь, внешняя координационная сфера представлена катионом калия, ионы F– – лиганды, координационное число – 6. Так как заряд внутренней координационной сферы <0, то комплексная частица представляет

собой комплексный анион.

Пентакарбонил железа [Fe(CO)5] – нейтральное комплексное соединение, внешней сферы не имеет.

Номенклатура комплексных соединений. В комплексном ионе вначале перечисляют лиганды, а затем называют комплексообразователь. Если в состав комплексного соединения входят различные лиганды, вначале называют нейтральные молекулы, а затем – ионы с добавлением окончания «-о».

«три-» (3), «тетра-» (4), «пента-» (5), «гекса-» (6).

Для катионных и нейтральных комплексов используют обычное название металла с указанием степени окисления. Например:

123

[Co(H2O)6]SO4 – сульфат гексааквакобальта (II); [Ni(NH3)2Cl2] – диамминдихлороникель (II).

Для анионных комплексов к латинскому названию металла добавляют суффикс «-ат»: аргентат (серебро), аурат (золото), купрат (медь), феррат (железо), плюмбат (свинец), станнат (олово), меркурат (ртуть). Например:

K3[Fe(CN)6] – гексацианоферрат (III) калия; Na3[Ag(S2O3)2] – дитиосульфатоаргентат натрия.

Комплексные соединения, в состав которых входят комплексные ионы, называются комплексными электролитами. Диссоциация на ионы внешней координационной сферы и комплексные ионы (первичная диссоциация) идет практически полностью:

[Cu(NH3)4]SO4 → [Cu(NH3)4]2+ + SO42–

K3[Fe(CN)6] → 3K+ + [Fe(CN)6]3–

Диссоциация комплексного иона (вторичная диссоциация) протекает всегда в незначительной степени. Вторичная диссоциация комплексных соединений проходит ступенчато, процессы диссоциации равновесны, подчиняются закону действующих масс и количественно характеризуются константами диссоциации, которые называют константами нестойкости.

Например, для комплексного иона ступенчатую диссоциацию можно представить следующим образом:

124

Произведение ступенчатых констант нестойкости равно общей константе нестойкости: Kн = Kн1 · Kн2 · Kн3 · Kн4 ·…· Kнn.

Константы нестойкости, как и любые константы химического равновесия, зависят от природы комплексного иона и от температуры.

Константа нестойкости связана с изменением энергии Гиббса соотношением

DGT0 = -R ×T × ln Kн .

Контрольные задания

341. Константы нестойкости комплексных ионов: [Zn(SCN)4)]2– , [Cu(SCN)4]2– , [Hg(SCN)4]2– соответственно равны 9,6 · 10–4 ; 3,0 · 10–7 ; 6,3 · 10–22 . В каком растворе, содержащем эти ионы при равной молярной концентрации, концентрация ионов SCN– больше? Почему? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов.

342.Определите величину DG2980 процесса диссоциации комплексного иона [Zn(NH3)4]2+. Приведите уравнение диссоциации этого иона и выражение для константы нестойкости.

343.Назовите комплексные соединения, укажите заряд комплексообразователя, координационное число. Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражения для констант нестойкости: [Ni(NH3)4]Cl2; Li2[Co(CN)4]; K2[Be(S2O3)2].

344.Объясните механизм образования связи в комплексном ионе

[Zn(NH3)4]2+ с позиции метода валентных связей (ВС). Какую геометрическую конфигурацию имеет этот ион?

345.Напишите уравнение диссоциации комплексного иона

[Fe(CN)6]3– и выражение для константы нестойкости. Вычислите DG2980 процесса диссоциации.

346.Назовите комплексные соединения, укажите заряд комплексообразователя, координационное число. Приведите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражения для констант нестойкости: [Cu(NH3)4]SO4; Na3[Co(NO2)6]; Na[AuCl4].

347.Назовите комплексные соединения, укажите заряд комплексообразователя, координационное число. Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражения для констант нестойкости: [Co(NH3)6]SO4; Na2[Be(OH)4]; [Pt(NH3)2Cl2].

348.Назовите комплексные соединения, укажите заряд комплексообразователя, координационное число. Приведите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражения для

125

констант нестойкости: [Ni(NH3)4]SO4; K3[Co(NO2)6]; [Hg(NH3)6]Br2.

349.Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражения для констант нестойкости. Назовите комплексные соединения, укажите заряд комплексообразователя, координационное число: K2[Ni(CN)4]; Na2[Zn(OH)4]; [Ni(NH3)6]SO4.

350.Приведите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражения для констант нестойкости. Назовите комплексные соединения, укажите заряд комплексообразователя, координационное число: Na3[Ag(S2O3)2]; Na2[HgI4]; [Cd(NH3)4]Cl2.

351.Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражения для констант нестойкости. Назовите комплексные соединения, укажите заряд комплексообразователя, координационное число: Na3[Cr(OH)6]; [Ni(NH3)6]Cl2; K2[Co(SCN)4].

352.Составьте уравнения образования комплексных соединений

вмолекулярной и ионно-молекулярной формах. Назовите эти комплексные соединения

HgI2 + KI →

Al2(SO4)3 + NaOH(изб) →

353.Составьте уравнения образования комплексных соединений

вмолекулярной и ионно-молекулярной формах. Назовите эти комплексные соединения:

AgCl + KCN(изб) →

AlF3 + NaF →

354.Составьте уравнения образования комплексных соединений

вмолекулярной и ионно-молекулярной формах. Назовите эти комплексные соединения:

CuSO4 + NH3(изб) →

Cr(OH)3 + KOH →

355.При прибавлении раствора KCN к раствору [Hg(NH3)4]Cl2 образуется растворимое комплексное соединение K2[Hg(CN)4]. Константа нестойкости какого из ионов больше: [Hg(NH3)4]2+ или [Hg(CN)4]2– ? Составьте молекулярное и ионно-молекулярное уравнение реакции.

356.Напишите формулы следующих комплексных соединений: нитрат тетраамминцинка, гексацианокобальтат (III) калия, бромид триакватрихлороплатины (IV). Составьте уравнения первичной и вторичной диссоциации, напишите выражения для констант нестойкости комплексных ионов.

126

357.Объясните, почему при добавлении раствора хлорида натрия к

раствору [Ag(NH3)2]NO3 выпадает осадок хлорида серебра, а при добавлении этого же раствора к раствору K[Ag(CN)2] осадок не образуется?

358.Какой объем 20%-ного раствора аммиака (ρ = 0,92 г/см3) необходимо взять для растворения 2 молей иодида серебра? Составьте молекулярное и ионно-молекулярное уравнение реакции.

359.При добавлении к раствору AgNO3 раствора аммиака образуется бурый осадок Ag2O, растворяющийся в избытке реактива. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярной и ионно-молекулярной формах.

360.Объясните, почему осадки AgCl и AgI хорошо растворяются

врастворе KCN, а в растворе аммиака растворяется только AgCl. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

15. СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ

127

361.Как можно получить гидроксид натрия в лаборатории? Расскажите, как его получают в промышленности.

362.Каков химический состав соды кристаллической, кальцинированной, питьевой? Приведите уравнения реакций, лежащих в основе получения соды аммиачным способом (метод Сольве) и путем спекания сульфата натрия с углем и известняком.

363.Сколько граммов кристаллической соды надо растворить в 200 мл воды, чтобы получить 5%-ный раствор в расчете на безводную соль?

364.Почему растворы гидроксидов калия и натрия нельзя кипятить в стеклянной и фарфоровой посуде? Напишите соответствующие уравнения реакций.

365.Объясните, почему водные растворы сульфида и гидросульфида калия одинаковой концентрации имеют разные pH. Ответ подтвердите расчетом.

366.В чем проявляется отличие химии лития от химии остальных щелочных металлов? Чем обусловлено сходство химии лития и магния и в чем оно проявляется?

367.При разложении бертолетовой соли получили 3,36 л кислорода (н. у.). Какое количество теплоты при этом выделилось?

368.В чем проявляется отличие химии бериллия от химии остальных элементов главной подгруппы II группы? В чем сходство химии бериллия и химии алюминия?

369.Как и почему изменяется термическая устойчивость, растворимость и кислотно-основные свойства в ряду гидроксидов бериллия – бария?

370.Какой состав имеет натронная известь? Какие из

перечисленных газов можно сушить натронной известью: Cl2, SO2, O2, NH3, H2S, N2? Дайте мотивированный ответ.

371.Чем обусловлена жесткость воды? Виды жесткости, методы устранения жесткости воды.

372.Общая жесткость воды, единицы измерения жесткости. Сколько соды нужно добавить к 100 л воды, чтобы устранить общую жесткость, равную 3,8 мэкв/л?

373.Какая соль начнет выпадать в осадок первой, если к раствору, содержащему одинаковые концентрации ионов Sr2+ и Ba2+, постепенно прибавлять раствор сульфата калия? Ответ обоснуйте.

374.Приведите уравнения реакций, характеризующие химические свойства алюминия. Как получают алюминий?

375.Почему алюминий можно использовать в качестве материала для изготовления емкостей, применяемых для

128

транспортировки и хранения концентрированной азотной кислоты?

376.Объясните, почему из водных растворов нельзя получить сульфид, карбонат и цианид алюминия.

377.Какие координационные числа характерны для алюминия в комплексных соединениях? Приведите примеры комплексных соединений алюминия, назовите их.

378.Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, характеризующих амфотерность гидроксида алюминия. Как можно получить гидроксид алюминия?

379.Метод алюмотермии широко используется для получения металлов. Приведите уравнения реакций получения металлов. Можно ли методом металлотермии получать алюминий?

380.Осуществите следующие превращения:

Al → Al2(SO4)3 → Al(NO3)3 → Al2O3 → Al(OH)3 → NaAlO2.

Для окислительно-восстановительных реакций составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

381.Какие степени окисления характерны для железа в его соединениях? Приведите примеры. Запишите в молекулярной и ионно-молекулярной формах уравнения реакций, используемых для обнаружения ионов Fe2+ и Fe3+.

382.Укажите, какие химические реакции лежат в основе промышленного способа получения чугуна. Какие сплавы называют чугуном, сталью и мягким железом?

383.Какая из приведенных солей в большей степени подвергается

гидролизу: FeCl2, FeCl3? Дайте мотивированный ответ. Напишите уравнения реакций гидролиза в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

384.Проведите термодинамический анализ возможности взаимодействия феррата калия с соляной кислотой.

385.Приведите известные способы получения железа. Как можно получить чистое железо? Составьте уравнения соответствующих реакций.

386.Напишите молекулярные формулы оксидов марганца в степенях окисления +2, +4, +6, +7. Как изменяются кислотноосновные свойства этих оксидов? Приведите уравнения соответствующих реакций. Какие гидроксиды соответствуют указанным оксидам?

387.Как влияет среда на характер восстановления перманганата

калия? Составьте молекулярные уравнения реакций KMnO4 с нитритом калия: а) при pH < 7; б) при pH > 7. Запишите электронные уравнения.

129

388. Напишите уравнения реакций, протекающих при нагревании следующих веществ: перманганата калия, нитрата марганца (II). Какую массу KMnO4 нужно разложить, чтобы получить 5,6 л газа

(н. у.)?

389.Какие продукты получаются при действии на перманганат калия концентрированных соляной и серной кислот? Составьте уравнения соответствующих реакций.

390.Чем объясняется окислительно-восстановительная двойственность оксида марганца (IV)? В каком из процессов происходит его окисление и в каком – восстановление:

а) MnO2 + KNO3 + KOH → б) MnO2 + KI + H2SO4 →?

391. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

CrCl3 → K2CrO4 → K2Cr2O7 → Cr2O3.

392.Составьте уравнения реакций разложения дихромата натрия

идихромата аммония при нагревании. Какой объем газа (н. у.) выделится при термическом разложении 100 г дихромата аммония?

393.Вычислите массу хромата бария, содержащуюся в 2 л его

394.Проведите термодинамический анализ возможности окисления хлорида и бромида калия дихроматом калия в кислой среде.

395.Какие вещества можно получить при действии избытка гидроксида натрия на растворы нитрата цинка, кадмия и ртути (II)? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.

396.Приведите уравнения реакций, протекающих при осуществлении следующих превращений:

Ag → AgNO3 → K[Ag(CN)2] → Ag.

397.Напишите уравнение реакции растворения золота в «царской водке». Какой объем газа (н. у.) выделится при растворении 1 г золота?

398.Составьте уравнение гидролиза, рассчитайте константу, степень и рН гидролиза 0,1 М раствора CuSO4.

399.Приведите молекулярные и электронные уравнения реакций растворения: а) серебра в разбавленной азотной кислоте; б) золота в горячей концентрированной селеновой кислоте.

400.Составьте уравнения реакций, объясняющих появление

130